ترموکوپل سیمی

ترموکوپل سیمی یک حسگر حرارتی است که برای اندازه گیری دقیق دما استفاده می شود. این حسگر تشکیل شده از دو رشته فلزی مختلف است که به یکدیگر متصل شده اند. وقتی دما تغییر می کند، تفاوت ولتاژ بین دو رشته فلزی نیز تغییر می کند که این ولتاژ اندازه گیری شده و به دمای محیط ترجمه می شود.

ترموکوپل سیمی به دلیل دقت بالا، پایداری و مقاومت در برابر شرایط محیطی مختلف، بسیار مناسب برای استفاده در صنایع مختلف مانند پتروشیمی، نفت و گاز، خودروسازی و صنایع غذایی است.

ترموکوپل سیمی چیست؟

ترموکوپل سیمی نوعی سنسور دما است که از دو سیم فلزی غیرهمسان ساخته شده است. این سیم‌ها در یک نقطه به هم متصل می‌شوند که به آن “اتصال گرم” می‌گویند.

هنگامی که دمای اتصال گرم با دمای نقطه دیگر سیم‌ها (که به آن “اتصال سرد” می‌گویند) متفاوت باشد، یک اختلاف پتانسیل الکتریکی (یا ولتاژ) بین دو اتصال ایجاد می‌شود. مقدار این ولتاژ به طور مستقیم با اختلاف دما بین دو اتصال تناسب دارد.

ترموکوپل‌های سیمی به دلیل سادگی، قابلیت اطمینان و طیف وسیع دمای عملیاتی، یکی از رایج‌ترین نوع سنسورهای دما هستند.

روش کار ترموکوپل سیمی

ترموکوپل سیمی بر اساس اثر سیبک کار می‌کند. این اثر بیان می‌کند که هنگامی که دو سیم فلزی غیر همسان به هم متصل شده و در معرض اختلاف دما قرار می‌گیرند، یک اختلاف پتانسیل الکتریکی (یا ولتاژ) بین آن‌ها ایجاد می‌شود. مقدار این ولتاژ به طور مستقیم با اختلاف دما بین دو اتصال متناسب است.

در اینجا مراحلی که در عملکرد یک ترموکوپل سیمی دخیل هستند، آورده شده است:

1. اتصال گرم: دو سیم فلزی غیر همسان در یک نقطه به هم متصل می‌شوند که به آن “اتصال گرم” می‌گویند. این اتصال گرم در معرض محیطی قرار می‌گیرد که دمای آن اندازه‌گیری می‌شود.
2. اختلاف دما: دمای اتصال گرم با دمای “اتصال سرد” (نقطه‌ای که دو سیم به دستگاه اندازه‌گیری متصل می‌شوند) فرق می‌کند.
3. ایجاد ولتاژ: اختلاف دما بین اتصال گرم و سرد باعث ایجاد اختلاف پتانسیل الکتریکی (ولتاژ) بین دو سیم می‌شود.
4. اندازه‌گیری ولتاژ: مقدار ولتاژ توسط یک دستگاه اندازه‌گیری مانند پتانسیومتر یا ولتمتر اندازه‌گیری می‌شود.
5. تبدیل ولتاژ به دما: از یک رابطه غیرخطی بین ولتاژ و دما برای تبدیل ولتاژ اندازه‌گیری شده به دمای واقعی اتصال گرم استفاده می‌شود. این رابطه معمولاً توسط یک جدول ترموکوپل یا معادله ارائه می‌شود.

عواملی مانند مواد سیم، اختلاف دما، نویز الکتریکی، ارتعاشات و تغییرات دمای محیط بر عملکرد ترموکوپل سسیمی اثر دارد.

خرید ترموکوپل سیمی

در هنگام خرید ترموکوپل سیمی، باید عوامل مختلفی را در نظر بگیرید تا مطمئن شوید که ترموکوپل مناسب نیاز خود را انتخاب می‌کنید. در اینجا چند نکته وجود دارد که باید به آنها توجه کنید:

1. نوع ترموکوپل:

اولین قدم تعیین نوع ترموکوپلی است که نیاز دارید. انواع مختلفی از ترموکوپل‌ها با کدهای مختلف (مانند K، J، T، E و غیره) موجود هستند که هر کدام از مواد مختلفی ساخته شده‌اند و ویژگی‌ها و محدوده دمایی خاص خود را دارند.

• نوع K:این نوع ترموکوپل رایج‌ترین نوع است و برای طیف گسترده‌ای از کاربردها از جمله در کوره‌ها، اجاق‌ها و موتورها استفاده می‌شود. محدوده دمایی آن از -200 درجه سانتی‌گراد تا 1250 درجه سانتی‌گراد است.
• نوع J:این نوع ترموکوپل برای کاربردهایی که به دقت بالایی نیاز دارند، مانند در آزمایشگاه‌ها و تحقیقات علمی، مناسب است. محدوده دمایی آن از -40 درجه سانتی‌گراد تا 750 درجه سانتی‌گراد است.
• نوع T:این نوع ترموکوپل برای کاربردهایی که در معرض اتمسفرهای اکسید کننده هستند، مانند در صنعت فولاد و فلزات، مناسب است. محدوده دمایی آن از -200 درجه سانتی‌گراد تا 400 درجه سانتی‌گراد است.
• نوع E:این نوع ترموکوپل برای کاربردهایی که به دقت بالایی در دمای پایین نیاز دارند، مانند در سردخانه‌ها و فریزرها، مناسب است. محدوده دمایی آن از -200 درجه سانتی‌گراد تا 900 درجه سانتی‌گراد است.

2. محدوده دمایی:

عامل مهم دیگر، محدوده دمایی مورد نیاز برای اندازه‌گیری دما است. ترموکوپل‌ها را می‌توان در محدوده‌های دمایی مختلف از -200 درجه سانتی‌گراد تا 2200 درجه سانتی‌گراد یافت.

3. قطر سیم:

قطر سیم ترموکوپل باید متناسب با کاربرد باشد. سیم‌های نازک‌تر انعطاف‌پذیرتر هستند اما ممکن است شکننده‌تر باشند. سیم‌های ضخیم‌تر بادوام‌تر هستند اما ممکن است انعطاف‌پذیری کمتری داشته باشند.

4. طول سیم:

طول سیم ترموکوپل باید متناسب با فاصله بین محل اندازه‌گیری و دستگاه اندازه‌گیری باشد.

5. مواد غلاف:

ترموکوپل‌ها با غلاف‌های مختلفی از جمله فولاد ضد زنگ، Inconel و سرامیک موجود هستند. ماده غلاف باید با محیطی که ترموکوپل در معرض آن قرار می‌گیرد سازگار باشد.

6. اتصالات:

ترموکوپل‌ها با اتصالات مختلفی از جمله ترمینال‌های پیچ، کانکتورهای فیش و کانکتورهای مینیاتوری موجود هستند. نوع اتصال باید با دستگاه اندازه‌گیری سازگار باشد.

7. برند:

برندهای مختلفی از ترموکوپل‌ها در بازار موجود هستند. هنگام انتخاب یک برند، باید به اعتبار و کیفیت برند توجه کنید.

8. قیمت:

قیمت ترموکوپل‌ها می‌تواند بسته به نوع، محدوده دمایی، قطر سیم، طول سیم، مواد غلاف، اتصالات و برند به طور قابل توجهی متفاوت باشد.

در هنگام انتخاب ترموکوپل، مهم است که مشخصات فنی آن را به دقت بررسی کنید تا مطمئن شوید که تمام نیازهای شما را برآورده می‌کند. همچنین باید دستورالعمل‌های سازنده را برای نصب و استفاده از ترموکوپل دنبال کنید.

ترموکوپل‌ها باید به طور مرتب کالیبره شوند تا دقت آنها حفظ شود.

قیمت ترموکوپل سیمی

قیمت ترموکوپل سیمی به عوامل مختلفی مانند نوع ترموکوپل ،محدوده دمایی، قطر و طول سیم، مواد غلاف، اتصالات بستگی دارد.

البته عوامل دیگری را هم باید در نظر گرفت برای مثال ترموکوپل‌هایی که دارای گواهی‌نامه‌ها و استانداردهای معتبر بین‌المللی هستند؛ به دلیل کیفیت و قابلیت اطمینان بالاتر، قیمت بالاتری دارند. همچنین در صورت افزایش تقاضا برای نوع خاصی از ترموکوپل و یا کمبود عرضه آن، قیمت آن ممکن است افزایش یابد.

علاوه بر موارد فوق، عوامل دیگری مانند هزینه‌های حمل و نقل، مالیات و سود خرده فروشی نیز می‌توانند بر قیمت نهایی ترموکوپل سیمی تاثیر بگذارند. 

 ایران المنت (هر محصولی که بخواهید) سفارش گرفته و در ابعاد و انواع مختلف برای شما با بهترین قیمت ساخت و تهیه می کند. 

ساخت ترموکوپل سیمی

ساخت ترموکوپل سیمی فرآیندی به نسبت ساده است که شامل مراحل زیر می‌شود:

1. انتخاب سیم‌ها

• اولین قدم انتخاب دو سیم فلزی غیرهمسان از جنس‌های مختلف است. رایج‌ترین جفت‌های سیم برای ترموکوپل‌ها عبارتند از:
  • کرومل (Cr) – آلومل (Al) (نوع K)
  • آهن (Fe) – کنستانتان (CuNi) (نوع J)
  • مس (Cu) – کنستانتان (CuNi) (نوع T)
• هر جفت سیم برای محدوده دمایی خاص و کاربردهای خاص مناسب است.

2. آماده سازی سیم‌ها

• هر دو سیم را به طول دلخواه برش دهید.
• انتهای سیم‌ها را با سمباده یا سیم لخت کن تمیز کنید تا هرگونه آلودگی یا اکسیداسیون از بین برود.

3. اتصال سیم‌ها

• نوک هر دو سیم را به هم بپیچید یا لحیم کنید.
• محل اتصال باید محکم و بدون هرگونه شکاف یا حفره باشد.

4. عایق بندی اتصال:

• محل اتصال را با لوله‌های سرامیکی، پودر سرامیک یا پوشش‌های مقاوم در برابر حرارت عایق بندی کنید.
• عایق بندی برای جلوگیری از نشت جریان الکتریکی و محافظت از محل اتصال در برابر شرایط محیطی ضروری است.

5. ساخت غلاف

• یک غلاف محافظ از جنس فلز ضد زنگ، Inconel یا سرامیک در اطراف ترموکوپل ایجاد کنید.
• غلاف برای محافظت از ترموکوپل در برابر آسیب‌های مکانیکی، خوردگی و حرارت ضروری است.

6. تست و کالیبراسیون

• پس از ساخت ترموکوپل، باید آن را با استفاده از یک منبع دمای معلوم تست و کالیبره کنید.
• این کار برای اطمینان از دقت اندازه‌گیری ترموکوپل ضروری است.

کار با ترموکوپل می‌تواند خطرات مربوط به برق و حرارت را به همراه داشته باشید و همیشه از تجهیزات حفاظتی مناسب استفاده کنید همچنین هنگام کار با ترموکوپل مراقب باشید.

کاربرد ترموکوپل سیمی

ترموکوپل‌های سیمی در طیف گسترده‌ای از کاربردها از جمله موارد زیر استفاده می‌شوند:

• صنعت: در کوره‌ها، اجاق‌ها، موتورها، ژنراتورها و سایر تجهیزات صنعتی برای اندازه‌گیری دما
• نیروگاه‌ها: برای اندازه‌گیری دمای بخار، آب و گاز
• صنعت نفت و گاز: برای اندازه‌گیری دمای سیالات در چاه‌های نفت و گاز و خطوط لوله
• صنعت غذایی: برای اندازه‌گیری دمای غذا و نوشیدنی در حین فرآوری و بسته‌بندی
• پزشکی: برای اندازه‌گیری دمای بدن و تجهیزات پزشکی
• آزمایشگاه‌ها: برای اندازه‌گیری دما در آزمایش‌ها و تحقیقات علمی

مزایا و معایب ترموکوپل سیمی

ترموکوپل های سیمی مزایای زیادی دارند که در ادامه به آنها می پردازیم.

• سادگی: ترموکوپل‌های سیمی از نظر طراحی و عملکرد ساده هستند.
• قابلیت اطمینان: ترموکوپل‌های سیمی سنسورهای دما بسیار قابل اعتمادی هستند و عمر طولانی دارند.
• محدوده دمایی وسیع: ترموکوپل‌های سیمی می‌توانند دما را در محدوده دمایی بسیار وسیعی اندازه‌گیری کنند.
• انعطاف‌پذیری: ترموکوپل‌های سیمی انعطاف‌پذیر هستند و می‌توان آن‌ها را به راحتی در اشکال مختلف خم کرد.
• مقاومت: ترموکوپل‌های سیمی در برابر لرزش، شوک و ضربه مقاوم هستند.
• هزینه: ترموکوپل‌های سیمی نسبتاً ارزان هستند.

از معایب آنها میتوان به غیر خطی بودن آن و زمان پاسخ کند، اشاره کرد. همچنین دقت ترموکوپل‌های سیمی می‌تواند تحت تأثیر عوامل مختلفی مانند نویز الکتریکی، ارتعاشات و تغییرات دمای محیط قرار گیرد.

در مجموع، ترموکوپل‌های سیمی سنسورهای دما versatile و با ارزش هستند که در طیف گسترده‌ای از کاربردها استفاده می‌شوند.

سوالات متداول

1: دقت ترموکوپل سیمی چقدر است؟

دقت ترموکوپل سیمی به عوامل مختلفی از جمله نوع ترموکوپل، کیفیت ساخت، شرایط محیطی و نحوه استفاده از آن بستگی دارد. به طور کلی، دقت ترموکوپل‌های سیمی می‌تواند از 0.1 درجه سانتی‌گراد تا 1.5 درجه سانتی‌گراد باشد.

2: طول عمر ترموکوپل سیمی چقدر است؟

طول عمر ترموکوپل سیمی به عوامل مختلفی از جمله نوع ترموکوپل، کیفیت ساخت، شرایط محیطی و نحوه استفاده از آن بستگی دارد. به طور کلی، طول عمر ترموکوپل‌های سیمی می‌تواند از چند سال تا چند دهه باشد.